I - Học thuyết tiến hoá Lamac
Lamac (Jean −Baptiste de Lamarck), Nhà Sinh học ng√ời Pháp (1744 −1829) đã công bố học thuyết tiến hoá đầu tiên vào năm 1809. Lamac là một trong những ng√ời đầu tiên có đ√ợc những bằng chứng chứng minh các loài sinh vật có thể biến đổi d√ới tác động của môi tr√ờng chứ không phải các loài là bất biến. ≠ng đã giải th˙ch cơ chế tiến hoá làm cho loài này biến đổi thành loài khác nh√ sau :
−Sự thay đổi một cách chậm ch◊p và liên tục của môi tr√ờng sống là nguyên nhân phát sinh các loài mới từ một loài tổ tiên ban đầu.
− Cơ chế làm biến đổi loài này thành loài khác là do mỗi sinh vật đều chủ động th˙ch ứng với sự thay đổi của môi tr√ờng bằng cách thay đổi tập quán ho◊t động của các cơ quan. Cơ quan nào ho◊t động nhiều th˘ cơ quan đó liên tục phát triển, còn cơ quan nào không ho◊t động th˘ cơ quan đó dần dần tiêu biến.
−Những đặc điểm th˙ch nghi đ√ợc h˘nh thành do sự t√ơng tác của sinh vật với môi tr√ờng theo kiểu “sử dụng hay không sử dụng các cơ quan” luôn đ√ợc di truyền cho các thế hệ sau.
Nh√ vậy, theo Lamac, từ một loài tổ tiên ban đầu do môi tr√ờng thay đổi theo những h√ớng khác nhau nên lâu ngày, các sinh vật sẽ “tập luyện” để th˙ch ứng với các môi tr√ờng mới và do vậy h˘nh thành nên những loài khác nhau.
Để minh ho◊, Lamac đã giải th˙ch sự h˘nh thành loài h√ơu cao cổ từ loài h√ơu cổ ngfln nh√ sau : Khi d√ới thấp không còn lá cây (môi tr√ờng sống thay đổi), các con h√ơu đều phải chủ động v√ơn cổ lên để lấy đ√ợc các lá cây trên cao (thay đổi tập quán ho◊t động của cổ). Do cổ đ√ợc ho◊t động nhiều theo h√ớng v√ơn dài ra nên cổ h√ơu sẽ dài dần và đặc điểm này đ√ợc truyền l◊i cho đời sau. Trong các thế hệ kế tiếp, lá cây d√ới thấp ngày một khan hiếm hơn nên các con h√ơu l◊i tiếp tục v√ơn cổ để lấy đ√ợc các lá ở trên cao hơn và cứ nh√ vậy qua rất nhiều thế hệ, loài h√ơu có cổ ngfln dần dần thành loài h√ơu cao cổ.
tHãy chỉ ra những h◊n chế trong học thuyết của Lamac.
II - Học thuyết tiến hoá đacuyn
Đacuyn (Charles Darwin) sinh năm 1809 t◊i V√ơng quốc Anh và mất năm 1882. Ngay từ hồi nhỏ, cậu b Đacuyn đã rất say mê môn Sinh học và th˙ch khám phá những b˙ ẩn của tự nhiên. Năm 22 tuổi, Đacuyn đã tham gia chuyến hành tr˘nh vòng quanh thế giới với mong muốn khám phá những b˙ mật của thế giới sống.
Những quan sát thu đ√ợc từ tự nhiên trong chuyến đi này đã giúp ông rất nhiều trong việc h˘nh thành nên thuyết tiến hoá sau này. Năm 1859, Đacuyn công bố công tr˘nh “Nguồn gốc các loài” giải th˙ch sự h˘nh thành các loài từ một tổ tiên chung bằng cơ chế CLTN.
Để có thể h˘nh dung Đacuyn đã h˘nh thành học thuyết khoa học của m˘nh nh√
thế nào, Nhà Tiến hoá học nổi tiếng, Ơnxt Mayơ (Ernst Mayr) đã tóm tflt những quan sát và các suy luận của Đacuyn nh√ sau :
− Tất cả các loài sinh vật luôn có xu h√ớng sinh ra một số l√ợng con nhiều hơn nhiều so với số con có thể sống sót đến tuổi sinh sản.
−Quần thể sinh vật có xu h√ớng duy tr˘ k˙ch th√ớc không đổi trừ những khi có biến đổi bất th√ờng về môi tr√ờng.
−Các cá thể của cùng một bố mẹ mặc dù giống với bố mẹ nhiều hơn so với cá thể không có họ hàng nh√ng chúng vẫn khác biệt nhau về nhiều đặc điểm (Đacuyn gọi là các biến d˚ cá thể). Phần nhiều, các biến d˚ này đ√ợc di truyền l◊i cho các thế hệ sau.
Từ các quan sát của m˘nh, Đacuyn suy ra :
− Các cá thể sinh vật luôn phải đấu tranh với nhau để giành quyền sinh tồn (Đacuyn gọi là đấu tranh sinh tồn) và do vậy chỉ một số ˙t cá thể sinh ra đ√ợc sống sót qua mỗi thế hệ.
−Trong cuộc đấu tranh sinh tồn, những cá thể sinh vật nào có biến d˚ di truyền giúp chúng th˙ch nghi tốt hơn dẫn đến khả năng sống sót và khả năng sinh sản cao hơn cá thể khác th˘ những cá thể đó sẽ để l◊i nhiều con hơn cho quần thể. Theo thời gian, số l√ợng cá thể có các biến d˚ th˙ch nghi sẽ ngày một tăng và số l√ợng cá thể có các biến d˚ không th˙ch nghi sẽ ngày một giảm. Đacuyn gọi quá tr˘nh này là CLTN.
Quá tr˘nh CLTN về cơ bản cũng giống nh√ quá tr˘nh chọn giống vật nuôi, cây trồng của con ng√ời (Đacuyn gọi là quá tr˘nh chọn lọc nhân t◊o). Trong quá tr˘nh này, con ng√ời chủ động chọn ra những cá thể có các biến d˚ mà m˘nh mong muốn
rồi cho chúng giao phối với nhau để t◊o nên giống mới và lo◊i đi những cá thể có các biến d˚ không mong muốn. Qua hàng ngh˘n năm chọn lọc, con ng√ời đã t◊o ra rất nhiều loài vật nuôi và cây trồng từ một số ˙t các loài hoang d◊i mới đ√ợc thuần d√ỡng ban đầu (h˘nh 25.1).
H˘nh 25.1. Từ loài mù t◊c hoang d◊i qua chọn lọc nhân t◊o đã t◊o ra nhiều loài rau khác nhau
Đacuyn là ng√ời đầu tiên đã thu thập đ√ợc rất nhiều bằng chứng về sự tiến hoá h˘nh thành các loài sinh vật từ loài tổ tiên bằng cơ chế CLTN. ≠ng cho rằng, các loài trên Trái Đất đều đ√ợc tiến hoá từ một tổ tiên chung, giống nh√ các cành trên một cây đều bflt nguồn từ một gốc (h˘nh 25.2). Các nhánh con trên một cành của “cây tiến hoá” đều có chung một nhánh (loài tổ tiên gần nhất), nhiều nhánh khác nhau l◊i có chung nhánh lớn hơn (loài tổ tiên xa hơn). Bên c◊nh những nhánh t√ơi tốt đ◊i diện cho các loài đang sinh sống, cũng có rất nhiều những cành đã chết t√ơng ứng với các loài b˚ tuyệt chủng (hiện nay, ng√ời ta biết rằng có tới 99% các loài từng tồn t◊i trên Trái Đất đã b˚ tuyệt chủng).
Su hào Cải Bruxen
Cải xoăn Súp lơ
Súp lơ xanh Cây mù t◊c hoang d◊i Bflp cải
Tóm l◊i, với cơ chế tiến hoá là CLTN, Đacuyn đã giải th˙ch đ√ợc sự thống nhất trong đa d◊ng của các loài sinh vật trên Trái Đất. Thống nhất v˘ chúng đ√ợc bflt nguồn từ tổ tiên chung, còn đa d◊ng hay khác biệt nhau là do các loài đã t˙ch luỹ đ√ợc các đặc điểm th˙ch nghi với các môi tr√ờng sống khác nhau qua hàng triệu năm tiến hoá.
H˘nh 25.2. Sơ đồ tiến hoá phân nhánh theo thuyết Đacuyn
−Lamac đã thấy đ√ợc các loài b˚ biến đổi d√ới tác động của môi tr√ờng nh√ng cơ chế mà Lamac đ√a ra để giải th˙ch cho những biến đổi đó l◊i không có cơ sở khoa học.
−Đacuyn đã đ√a ra đ√ợc cơ chế tiến hoá ch˙nh là CLTN, qua đó giải th˙ch đ√ợc sự thống nhất trong đa d◊ng của sinh giới. Các loài giống nhau là do đ√ợc phát sinh từ 1 nguồn gốc chung.
− CLTN là sự phân hoá về khả năng sống sót và khả năng sinh sản của các cá thể trong quần thể. Đối t√ợng của CLTN là các cá thể nh√ng kết quả của CLTN l◊i t◊o nên loài sinh vật có các đặc điểm th˙ch nghi với môi tr√ờng.
C âu hãi và bài tÀp
1. Hãy tr˘nh bày các luận điểm ch˙nh của học thuyết Lamac.
2. Hãy tr˘nh bày nội dung ch˙nh của học thuyết Đacuyn.
3. Nêu những khác biệt giữa học thuyết Đacuyn với học thuyết Lamac.
4. Tr˘nh bày sự khác biệt giữa CLTN và chọn lọc nhân t◊o.
5. Câu nào trong số các câu d√ới đây nói về CLTN là đúng với quan niệm của Đacuyn ?
A.CLTN thực chất là sự phân hoá về khả năng sống sót của các cá thể.
B.CLTN thực chất là sự phân hoá về khả năng sinh sản của các kiểu gen.
C.CLTN thực chất là sự phân hoá về mức độ thành đ◊t sinh sản của các cá thể có các kiểu gen khác nhau.
D.CLTN thực chất là sự phân hoá về khả năng sống sót và khả năng sinh sản của các cá thể.
E m c„ bi’t ?
Oalac (Wallace) cũng là đồng tác giả của thuyết chọn lọc tự nhiên ! Có một điều thật thú v˚ là khi đang chuẩn b˚
công bố học thuyết tiến hoá bằng con đ√ờng CLTN th˘ Đacuyn nhận đ√ợc một bản thảo đề xuất sự h˘nh thành loài bằng CLTN của Oalac, một ng√ời mà Đacuyn không hề quen biết, đề ngh˚ đ√ợc góp ˝. Hai t√ t√ởng lớn cùng gặp nhau và do vậy b◊n bè của Đacuyn đã tổ chức công bố một bài báo chung cho Đacuyn và Oalac. Tuy nhiên, một năm sau (năm 1859), Đacuyn đã cho công bố công tr˘nh ''Nguồn gốc các loài bằng con đ√ờng CLTN'' với rất nhiều bằng chứng cho học thuyết của m˘nh và v˘ thế Đacuyn đ√ợc nhiều ng√ời biết tới.
H˘nh 25.3. Đacuyn khi công bố học thuyết tiến hoá
I - quan niệm tiến hoá và nguồn nguyên liệu tiến hoá
Vào những năm 40 của thế kỉ XX, Fisơ (Fisher), Handan (Haldane), Dobgianxki (T. Dobzhansky), Roaitơ (Wright), Mayơ (E. Mayr) và một số nhà khoa học khác đã cùng nhau xây dựng nên “Học thuyết tiến hoá tổng hợp hiện đ◊i”
(gọi tflt là tiến hoá tổng hợp). Đ√ợc gọi là thuyết tổng hợp v˘ nó kết hợp cơ chế tiến hoá bằng CLTN của thuyết tiến hoá Đacuyn với các thành tựu của di truyền học và đặc biệt là di truyền học quần thể. Từ khi ra đời đến nay, thuyết tiến hoá tổng hợp luôn đ√ợc bổ sung và hoàn thiện nhờ sự tiến bộ của khoa học sinh học.
V˘ vậy, SGK tr˘nh bày về các cơ chế tiến hoá theo quan niệm của thuyết tiến hoá tổng hợp đã đ√ợc bổ sung và đ√ợc hầu hết các nhà sinh học hiện nay thừa nhận.
1. Tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn
Theo quan niệm của học thuyết tiến hoá tổng hợp hiện đ◊i, tiến hoá có thể chia thành 2 quá tr˘nh là tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn.
Tiến hoá nhỏ là quá tr˘nh làm biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể (biến đổi về tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể). Quá tr˘nh tiến hoá nhỏ diễn ra trên quy mô của một quần thể và diễn biến không ngừng d√ới tác động của các nhân tố tiến hoá. Sự biến đổi về tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể đến một lúc làm xuất hiện sự cách li sinh sản của quần thể đó với quần thể gốc mà nó đ√ợc sinh ra th˘ loài mới xuất hiện. Nh√ vậy, quần thể là đơn v˚ nhỏ nhất có thể tiến hoá và quá tr˘nh tiến hoá nhỏ kết thúc khi loài mới xuất hiện.
Tiến hoá lớn là quá tr˘nh biến đổi trên quy mô lớn, trải qua hàng triệu năm làm xuất hiện các đơn v˚ phân lo◊i trên loài. H˘nh thành loài đ√ợc xem là ranh giới giữa tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn.
2. Nguồn biến d˚ di truyền của quần thể
Tiến hoá sẽ không thể xảy ra nếu quần thể không có các biến d˚ di truyền. Di truyền học hiện đ◊i nói chung và di truyền quần thể đã góp phần làm sáng tỏ nguồn biến d˚ di truyền của quần thể. Suy cho cùng, mọi biến d˚ trong quần thể đều đ√ợc phát sinh do đột biến (còn gọi là biến d˚ sơ cấp), sau đó các alen đ√ợc tổ hợp qua quá tr˘nh giao phối t◊o nên các biến d˚ tổ hợp (biến d˚ thứ cấp). Ngoài ra, nguồn biến d˚ của một quần thể còn có thể đ√ợc bổ sung bởi sự di chuyển của các cá thể hoặc các giao tử từ các quần thể khác vào.